KR20210125916A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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KR20210125916A
KR20210125916A KR1020210038297A KR20210038297A KR20210125916A KR 20210125916 A KR20210125916 A KR 20210125916A KR 1020210038297 A KR1020210038297 A KR 1020210038297A KR 20210038297 A KR20210038297 A KR 20210038297A KR 20210125916 A KR20210125916 A KR 20210125916A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임에 장착되는 버스바를 포함하고, 상기 버스바 프레임의 고정 부재에 의해 상기 버스바가 결합된다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 출원은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열융착 공정 없이 버스바를 버스바 프레임에 장착시키는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀의 작동 전압은 약 2.5V~4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 전지셀을 직렬로 연결하거나 충방전 용량에 따라 다수의 전지 셀을 직렬 및 병렬 연결하여 전지 모듈을 구성하기도 한다.
다수의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 중/대형 전지 모듈을 구성할 경우, 에너지 밀도가 높으면서 적층이 용이한 파우치형 이차전지 셀을 많이 사용하며, 이들을 적층시켜 전지셀 적층체를 먼저 구성한다. 그 다음 전지셀 적층체를 모듈 프레임으로 패키징하여 보호하고, 전지셀들의 전기적 연결 및 전압 측정을 위해 전장 부품들을 추가하여 전지 모듈을 구성하는 방법이 일반적이다. 또한, 전지 모듈은 전지셀 적층체의 전후면에 버스바를 장착하기 위한 버스바 프레임을 포함하고, 버스바가 버스바 프레임에 장착되기 위해서는 별도의 공정이 요구된다. 그러나, 전지 모듈은 제조 비용 및 제조 시간을 축소하기 위해 최소화된 공정으로 제조될 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 열융착 공정 없이 버스바를 버스바 프레임에 장착시켜 공정을 간소화한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 일 실시 예에 따르면, 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임에 장착되는 버스바를 포함하고, 상기 버스바 프레임의 고정 부재에 의해 상기 버스바가 결합되는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 고정 부재는 스냅핏 구조이며 상기 버스바는 상기 고정 부재 내측에 스냅핏 결합하는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 고정 부재는, 상기 버스바 프레임의 하측에 형성된 제1 고정 부재 및 상기 버스바 프레임의 상측에 형성된 제2 고정 부재를 포함하고, 상기 버스바 프레임 하측에 형성된 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부와 스냅핏 결합하고 상기 버스바 프레임 상측에 형성된 제2 고정 부재는 상기 버스바의 상부와 스냅핏 결합하는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제2 고정 부재는 상기 버스바의 상부에 대응되는 위치에 형성되는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부의 양끝 부분과 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제2 고정 부재는 상기 버스바 상부의 중심 영역과 대응되는 위치에 형성되는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 전지 모듈은 상기 버스바 프레임의 적어도 일측면에 장착되는 단자 버스바를 더 포함하고, 상기 단자 버스바는 상부로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 돌출부의 양측에 형성되는 제3 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고정 부재는 직사각형 형상의 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제2 고정 부재는 경사면을 가진 형상의 제2 돌출부를 포함하는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 버스바 하부 중 적어도 일부가 상기 제1 고정 부재의 내측에 제1 방향으로 삽입되면서 상기 제1 돌출부에 의해 고정되고, 상기 버스바 상부에 제2 방향으로 가해지는 압력에 의해 상기 버스바 상부 중 적어도 일부가 상기 제2 돌출부의 경사면을 따라 상기 제2 고정 부재의 내측에 삽입되는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 방향은 상기 버스바 프레임의 일면을 기준으로 0도보다 크며, 90도보다 작은 각도를 가지고, 상기 제2 방향은 상기 버스바 프레임의 일면에 수직한 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 버스바는 상기 전지셀 적층체에 포함된 전극 리드가 삽입되는 개구부가 형성되어 있고, 상기 제1 돌출부의 단부 및 상기 제2 돌출부의 단부는 각각 상기 개구부와 이격되어 있는 전지 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시 예에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩이 제공될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전지 모듈은 고정 부재에 의해 버스바가 버스바 프레임에 장착됨에 따라, 버스바와 버스바 프레임 사이의 열융착과 같은 별도의 접합 공정을 거치지 않을 수 있어, 제조 비용 및 제조 시간이 축소되고 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 별도의 접합 공정에서 발생되는 제품의 품질 저하를 방지할 수 있고, 별도의 접합 공정에서 발생된 버스바의 원재료 손실을 절감할 수 있고, 버스바의 강성을 높일 수 있다.
본 출원의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 비교예에 따른 전지 모듈에서 버스바가 장착된 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 버스바가 장착된 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 버스바가 장착되는 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 버스바가 장착된 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 출원의 여러 실시예들에 대하여 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 출원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 출원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 출원이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 출원의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 모듈의 전후면 중 전면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 적층되어 형성된 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200), 및 전지셀 적층체(120)의 전후면을 덮는 엔드 플레이트(150)를 포함한다. 또한, 전지 모듈(100)은, 엔드 플레이트(150)와 전지셀 적층체(120) 사이에 위치하는 버스바 프레임(130)을 더 포함한다.
일 예로, 모듈 프레임(200)은 상부면, 전면 및 후면이 개방된 U자형 프레임(300), 전지셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전후면을 제외하고 전지셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다.
버스바 프레임(130)은 병렬로 적층된 전지셀 적층체(120)를 전기적으로 연결하기 위해, 전지셀 적층체(120)의 전극 리드를 전기적으로 연결하는 버스바가 장착될 수 있다. 또한, 상기 버스바는 전지셀 적층체(120)의 전극 리드와의 안정적인 연결을 위해, 버스바 프레임(130)에 결합되어 고정될 필요가 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 버스바 프레임(130)과 관련하여 비교예와의 대비하여 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 비교예에 따른 전지 모듈에서, 버스바가 장착된 버스바 프레임(130)을 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지 모듈에 포함되는 버스바(13)는 열융착 공정에 의해 버스바 프레임(10)에 장착될 수 있다. 버스바(13)에는 열융착 공정에 따른 열융착 재료(17)가 주입되기 위한 열융착홀(17)이 형성되어 있고, 열융착홀(17)을 통해 주입된 열융착 재료(15)에 의해 버스바(13)는 버스바 프레임(10)에 고정될 수 있다.
다만, 이처럼 열융착 공정에 의해 버스바(13)가 버스바 프레임(10)에 장착되는 경우, 열융착 공정의 특성상 버(Burr) 발생량이 많아져 제품 품질이 저하될 수 있다. 또한, 버스바(13)를 버스바 프레임(10)에 장착하기 위해 열융착 공정과 같은 별도의 추가 공정이 수행됨에 따라, 전지 모듈의 제조 비용 및 제조 시간이 증가될 수 있다. 또한, 버스바(13)와 버스바 프레임(130)를 결합시키기 위해 버스바(13)에 열융착홀(17)을 형성해야 하는 점에서, 버스바(13)의 원재료 손실이 있으며, 버스바(13)의 강성이 약화될 수 있다. 또한, 버스바(13)는 열융착홀(17)을 형성하기 위한 별도의 공정을 추가적으로 수행되어야 하므로, 제조 비용 및 제조 시간이 더욱 증가될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에서, 전지 모듈(100)의 버스바(131)가 버스바 프레임(130)에 장착되기 위해 수행되는 열융착 공정과 같은 별도의 공정이 대체될 수 있는 버스바 프레임에 대하여 후술하고자 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 및 버스바 프레임과 관련하여 설명하되, 특히 버스바 프레임에 형성된 고정 부재를 중심적으로 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 버스바가 장착된 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 전지 모듈(100)에 포함되는 버스바 프레임(130)에는 버스바(131)가 장착되고, 버스바(131)가 버스바 프레임(130)에 고정 또는 결합될 수 있도록 버스바 프레임(130)에는 고정 부재(1350)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면, 고정 부재(1350)는 스냅핏(Snap-fit) 결합 구조일 수 있다. 버스바 프레임(130)의 고정 부재(1350) 내측에 버스바(131)가 걸려 버스바 프레임(130)에 결합 고정될 수 있다. 이때, 고정 부재(1350)는 버스바 프레임(130)의 상하측에 형성될 수 있다. 이에 따라, 버스바(131)의 상하측이 버스바 프레임(130)에 고정되는 부분이 될 수 있다.
여기서, 스냅핏 결합 구조란, 도 5를 참조하면, 고정 부재(1350)의 돌출 형상에 의해 버스바(131)가 고정 부재(1350)에 걸리게 되어, 버스바(131)의 탈착이 제한되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 고정 부재(1350)의 위치, 형상, 크기 등을 조절하여, 버스바 프레임(130)에 대한 버스바(131)의 고정력을 조절할 수 있다.
일 예로, 버스바 프레임(130)에 대해 버스바(131)가 장착된 이후에 탈착될 필요성이 낮은 경우에는 버스바 프레임(130)에 대한 버스바(131)의 고정력을 높일 필요가 있다. 이를 위해 버스바 프레임(130)은 고정 부재(1350)의 위치와 버스바(131)의 단부 사이의 거리를 좁게 하거나, 고정 부재(1350)의 돌출 형상의 크기를 크게 하여, 버스바 프레임(130)에 대한 버스바(131)의 고정력을 높일 수 있다.
이와 반대로, 버스바 프레임(130)에 대해 버스바(131)가 장착된 이후에 탈착될 필요성이 높거나, 교체가 잦은 위치에 장착되는 경우에는 버스바 프레임(130)에 대한 버스바(131)의 고정력을 낮출 필요가 있다. 이를 위해 버스바 프레임(130)은 고정 부재(1350)의 위치와 버스바(131)의 단부 사이의 거리를 넓게 하거나, 고정 부재(1350)의 돌출 형상의 크기를 작게 하여, 버스바 프레임(130)에 대한 버스바(131)의 고정력을 낮출 수 있다.
이와 더불어, 고정 부재(1350)는 스냅핏 결합 구조를 가지는 경우, 버스바(131)가 버스바 프레임(130)에 장착되더라도, 버스바(131) 자체의 원형을 유지할 수 있어, 버스바(131)의 단면적에 의한 전기적 및 열적 성능 또한 우수할 수 있다.
또한, 고정 부재(1350)는 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)을 포함할 수 있다. 제1 고정 부재(1351)는 버스바 프레임(130)의 하측에 형성될 수 있고, 제2 고정 부재(1353)는 버스바 프레임(130)의 상측에 형성될 수 있다. 또한, 제1 고정 부재(1351)는 버스바(131)의 하부에 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 제2 고정 부재(1353)는 버스바(131)의 상부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 고정 부재(1351)는 버스바(131)의 하부와 스냅핏 결합할 수 있고, 제2 고정 부재(1353)는 버스바(131)의 상부와 스냅핏 결합할 수 있다.
일 예로, 제1 고정 부재(1351)는 버스바(131) 하부의 좌우 양끝 부분과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 제1 고정 부재(1351)는 버스바(131)의 하부의 양 끝 부분과 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다. 특히, 제1 고정 부재(1351)는 버스바(131)의 하부의 좌우 양끝 부분과 대응되는 위치에 각각 형성되어, 버스바(131)가 장착될 위치를 가이드하고, 버스바(131)가 버스바 프레임(130)에 보다 안정적으로 장착될 수 있다.
또한, 제2 고정 부재(1353)는 버스바(131) 상부의 형상을 기초로 형성되는 위치가 결정될 수 있다. 일 예로, 버스바(131) 상부는 하부와 대칭인 형상을 가질 수도 있다. 이 때, 제2 고정 부재(1353)는 버스바(131) 상부에서 상기 제1 고정 부재(1351)와 대응되는 위치에 형성되거나, 버스바(131) 상부의 중심에 인접한 위치에 형성될 수 있다.
도 4를 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 단자 버스바(133)를 더 포함할 수 있다. 단자 버스바(133)는 버스바 프레임(130)의 적어도 일측면에 장착될 수 있고, 단자 버스바(133)를 통해 외부 기기나 회로와 전지셀(110)들이 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바 프레임(130)의 형상에 따라 단자 버스바(133)의 상부 및 하부가 비대칭인 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 단자 버스바(133) 상부는 하부와 달리 돌출 형상을 포함할 수 있다. 다시 말해, 단자 버스바(133)는 상부로 돌출된 돌출부(133P)를 포함할 수 있다. 이 때, 버스바 프레임(130)은 돌출부(133P) 양측에 형성되는 제3 고정 부재(1355)를 더 포함할 수 있다.
다만, 제1 고정 부재(1351), 제2 고정 부재(1353), 및 제3 고정 부재(1355)는 상술한 위치에 한정되어 위치하는 것은 아니며, 버스바(131) 및 단자 버스바(133)가 안정적으로 장착될 수 있는 위치라면 어느 위치라도 제한되지 않고 위치할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 버스바(131) 및 단자 버스바(133)가 각각 독립적으로 버스바 프레임(130)에 장착되어 있을 수 있어, 버스바(131)와 전지셀(110)사이의 전기적 연결과 단자 버스바(133)와 전지셀(110) 사이의 전기적 연결에 대한 각각의 안정성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 4의 버스바가 장착되는 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)는 각각 돌출부를 포함할 수 있다. 제1 고정 부재(1351)는 제1 돌출부(1352)를 포함하고, 제2 고정 부재(1353)는 제2 돌출부(1354)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 돌출부(1352) 및 제2 돌출부(1354)는 서로 동일한 크기이거나 상이한 크기일 수 있다. 일 예로, 버스바(131)에는 전지셀 적층체에서 돌출된 전극 리드가 삽입되는 제1 개구부(132)가 형성될 수 있다. 이 때 제1 돌출부(1352) 및 제2 돌출부(1354)는 버스바 프레임(130)의 중심을 향해 연장되되, 도 4의 제1 개구부(132)와 이격되도록 그 크기가 제한될 수 있다. 이에 따라, 전지 모듈(100)은 버스바(131)에 연결되는 상기 전극 리드가 제1 돌출부(1352) 및 제2 돌출부(1354)에 의해 손상되지 않을 수 있다. 이는 단자 버스바(133)에 형성된 제2 개구부(134)에 대해서도 동일하게 설명될 수 있다.
또한, 제1 돌출부(1352)와 제2 돌출부(1354)는 서로 동일한 형상이거나 상이한 형상일 수 있다. 일 예로, 제1 돌출부(1352) 및 제2 돌출부(1354)는 직사각형 형상 또는 경사면을 가진 형상 등일 수 있으며, 본 명세서에 기재된 형상은 예시적 내용일 뿐 이에 제한되지 않는다.
일 예로, 제1 고정 부재(1351)의 제1 돌출부(1352)는 직사각형 형상일 수 있다. 이에 따라, 버스바(131)의 하부는 상대적으로 높은 고정력으로 제1 고정 부재(1351)에 스냅핏 결합될 수 있다. 이는 제1 돌출부(1352)가 연장된 방향을 따라 동일한 두께를 가지는 점에서 상대적으로 높은 강성을 가질 수 있기 때문이다.
이에 따라, 제1 돌출부(1352)는 버스바(131)가 버스바(131) 자체의 무게로 인해 중력 방향을 따라 이동함에 따른 이탈을 방지할 수 있다. 다만, 제1 고정 부재(1351)의 제1 돌출부(1352)는 직사각형 형상 이외에 제1 돌출부(1352)가 연장된 방향을 따라 동일한 두께를 가지는 다른 형상도 적용할 수 있다.
일 예로, 제2 돌출부(1354)는 경사면을 가진 형상일 수 있다. 또한, 제2 돌출부(1354)의 내측은 버스바(131)와 대응되도록 연장되지만, 제2 돌출부(1354)의 외측은 제2 돌출부(1354)가 연장된 방향을 따라 경사면을 가질 수 있다. 이에 따라, 버스바(131)의 상부는 상기 경사면을 따라 제2 고정 부재(1353)에 스냅핏 결합될 수 있다. 이는 제2 돌출부(1354)가 연장된 방향을 따라 두께가 얇아지는 점에서, 제2 돌출부(1354)의 단부가 상대적으로 낮은 강성을 가지고, 상대적으로 높은 탄성을 가질 수 있다.
이에 따라, 제2 돌출부(1354)는 버스바(131)가 제2 고정 부재(1353)에 상대적으로 용이하게 스냅핏 결합될 수 있다. 또한, 버스바(131)는 버스바(131)의 하부가 제1 고정 부재(1351)에 스냅핏 결합한 상태에서, 버스바(131)의 상부가 제2 고정 부재(1353)에 스냅핏 결합될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 버스바(131)는 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)의 내측에 대해 스냅핏 결합될 수 있고, 이 때 정해진 순서에 따라 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)에 삽입될 수 있다. 일 예로, 먼저 버스바(131)는 버스바(131)의 하부 중 적어도 일부가 제1 고정 부재(1351)의 내측을 향해 제1 방향(a)으로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 버스바(131)의 하부 중 적어도 일부가 제1 돌출부(1352)에 의해 탈착이 제한됨에 따라 스냅핏 결합될 수 있다. 여기서, 제1 방향(a)은 경사진 방향이며, 버스바 프레임(130)의 일면을 기준으로 0도보다 크고, 90도보다 작은 각도를 가질 수 있다. 이때, 제1 고정 부재(1351)의 내측을 향하는 방향일 수 있다. 이에 따라, 버스바(131)의 하부 중 적어도 일부가 제1 고정 부재(1351)의 내측에 보다 용이하게 삽입될 수 있다.
이후, 버스바(131)의 하부 중 적어도 일부가 제1 고정 부재(1351)에 스냅핏 결합된 상태에서, 버스바(131) 상부에 제2 방향(b)으로 압력이 가해질 수 있다. 이후, 버스바(131)의 상부 중 적어도 일부가 제2 돌출부(1354)의 경사면을 따라 이동하여 버스바(131)가 제2 고정 부재(1353)의 내측에 삽입될 수 있다. 여기서, 제2 방향(b)은 버스바 프레임(130)의 일면과 수직일 수 있다. 이에 따라, 버스바(131) 상부 중 적어도 일부가 제2 고정 부재(1354)의 내측에 보다 용이하게 삽입될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 버스바 프레임(130)이 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)를 포함하여, 열융착 공정과 같은 별도의 공정 없이, 버스바(131)가 버스바 프레임(130)에 강한 고정력으로 장착될 수 있다. 또한, 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)와, 버스바(131) 사이에 발생되는 마찰력에 따라 버스바(131)와 버스바 프레임(130)이 구조적으로 고정되어, 열융착 공정에 따른 결합과 달리 전지 모듈(100)이 과열되더라도 고정력이 유지될 수 있다.
다만, 제1 고정 부재(1351)의 제1 돌출부(1352) 및 제2 고정 부재(1353)의 제2 돌출부(1354)는 상술한 내용과 반대로, 제1 돌출부(1352)가 경사면을 가지는 형상을 가질 수 있고, 제2 돌출부(1354)가 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 버스바(131)가 제1 고정 부재(1351) 및 제2 고정 부재(1353)에 삽입되는 순서 또한 반대로 수행될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈에 관하여 설명하고자 한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 버스바가 장착된 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 다만, 도 8에서 설명되는 버스바 프레임 및 버스바에 관한 내용은 앞서 설명한 내용과 동일하거나 유사하게 설명될 수 있고, 앞서 설명한 내용에서 본 실시예에서 달라지는 내용에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바 프레임(230)은 버스바(231) 및 단자 버스바(234)가 장착되되, 버스바(231) 및 단자 버스바(234)의 하부가 개방되어 있는 형상을 가질 수 있다. 다르게 말하면, 버스바(231)의 제1 개구부(232)의 하부가 외부를 향해 개방되어 있고, 단자 버스바(233)의 제2 개구부(234)의 하부가 외부를 향해 개방되어 있을 수 있다.
보다 구체적으로, 버스바 프레임(230)에서, 제1 고정 부재(2351)가 버스바(231)의 하부에서 제1 개구부(232)가 개방되어 있는 부분을 회피하여 위치할 수 있어, 버스바(231)의 하부가 버스바 프레임(230)에 안정적으로 스냅핏 결합될 수 있다. 이는 단자 버스바(233)의 제2 개구부(234)의 경우에도 마찬가지로 설명될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 버스바 프레임(230)에 하부가 개방되어 있는 형상을 가지는 버스바(231) 및 단자 버스바(233)가 장착될 수 있는 점에서, 다양한 형상의 버스바가 안정적으로 장착될 수 있는 효과가 있다.
이와 더불어, 하부가 개방되어 있는 형상을 가지는 버스바(231) 및 단자 버스바(233)가 장착되는 경우, 전지 모듈(100)의 중량이 절감될 수 있는 이점이 있다. 또한, 제조 시 발생될 수 있는 스크랩을 줄일 수 있어, 원가 및 폐기 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 출원의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 출원의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 출원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 출원의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
130: 버스바 프레임
131: 버스바
133: 단자 버스바
200: 모듈 프레임

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임; 및
    상기 버스바 프레임에 장착되는 버스바를 포함하고,
    상기 버스바 프레임의 고정 부재에 의해 상기 버스바가 결합되는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 고정 부재는 스냅핏 구조이며
    상기 버스바는 상기 고정 부재 내측에 스냅핏 결합하는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 고정 부재는, 상기 버스바 프레임의 하측에 형성된 제1 고정 부재 및 상기 버스바 프레임의 상측에 형성된 제2 고정 부재를 포함하고,
    상기 버스바 프레임 하측에 형성된 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부와 스냅핏 결합하고,
    상기 버스바 프레임 상측에 형성된 제2 고정 부재는 상기 버스바의 상부와 스냅핏 결합하는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부에 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 제2 고정 부재는 상기 버스바의 상부에 대응되는 위치에 형성되는 전지 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고정 부재는 상기 버스바의 하부의 양끝 부분과 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 제2 고정 부재는 상기 버스바 상부의 중심 영역과 대응되는 위치에 형성되는 전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 적어도 일측면에 장착되는 단자 버스바를 더 포함하고,
    상기 단자 버스바는 상부로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 버스바 프레임은 상기 돌출부의 양측에 형성되는 제3 고정 부재를 더 포함하는 전지 모듈.
  7. 제3항에서,
    상기 제1 고정 부재는 직사각형 형상의 제1 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 고정 부재는 경사면을 가진 형상의 제2 돌출부를 포함하는 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버스바 하부 중 적어도 일부가 상기 제1 고정 부재의 내측에 제1 방향으로 삽입되면서 상기 제1 돌출부에 의해 고정되고,
    상기 버스바 상부에 제2 방향으로 가해지는 압력에 의해 상기 버스바 상부 중 적어도 일부가 상기 제2 돌출부의 경사면을 따라 상기 제2 고정 부재의 내측에 삽입되는 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 버스바 프레임의 일면을 기준으로 0도보다 크며, 90도보다 작은 각도를 가지고,
    상기 제2 방향은 상기 버스바 프레임의 일면에 수직한 전지 모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 전지셀 적층체에 포함된 전극 리드가 삽입되는 개구부가 형성되어 있고,
    상기 제1 돌출부의 단부 및 상기 제2 돌출부의 단부는 각각 상기 개구부와 이격되어 있는 전지 모듈.
  11. 제1항의 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

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WO2023158117A1 (ko) * 2022-02-15 2023-08-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 디바이스

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